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出版者:Pergamon

作者:

出品人:

页数:414

译者:

出版时间:2001-10-29

价格:USD 186.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780080439297

丛书系列:

图书标签:

• 1
• Wave propagation
• Electromagnetics
• Geophysics
• Seismic waves
• Acoustics
• Optical waves
• Mathematical modeling
• Numerical methods
• Real media
• Wave theory

电子束：前沿交叉学科的探索与应用 内容简介 《电子束：前沿交叉学科的探索与应用》是一部深度聚焦于电子束技术在当代科学研究和工业制造领域中革命性应用的综合性著作。本书旨在为物理学、材料科学、工程学、生命科学乃至信息技术领域的专业人士、研究人员和高年级学生提供一个全面、系统且与时俱进的知识框架。 本书的核心内容围绕电子束的产生、操控、探测及其在微纳尺度物质结构改造与表征方面的最新进展展开。全书结构严谨，逻辑清晰，从基础理论到尖端应用，层层递进，力求展现电子束技术作为多功能工具平台的广阔前景。 第一部分：电子束物理学基础与源技术 本部分奠定了理解后续高级应用的基础。 第一章：电子的产生与加速 详细阐述了热发射、场发射、光电发射等主流电子源的工作原理、性能特点及局限性。重点分析了新型高亮度、高相干性电子源（如基于单晶尖端发射极的源）的物理机制及其对束流质量的提升。讨论了电子束的束流密度、能量分布和束流稳定性等关键参数的量化描述。 第二章：电子束的传输、聚焦与畸变控制 深入探讨了电子在真空或非真空环境中的传输动力学。详细分析了静电透镜和电磁透镜的成像理论，包括阿贝像差理论（球差、色差、慧差、像散）的数学描述及其对束斑尺寸的限制。引入了先进的校正技术，如多极子校正器和数字图像处理技术在实时消除束流畸变中的应用。本章还涵盖了束流传输线中的空间电荷效应及其对束斑精度的影响。 第三章：高能与低能电子束的特性差异 区分了高能电子束（如用于MeV级材料改性）和低能电子束（如用于表面分析或光刻）在相互作用深度、能量损失机制上的根本区别。分析了不同能量区间电子束的蒙特卡罗模拟方法，为预测电子在物质中的能量沉积和次级粒子产生提供了理论工具。 第二部分：电子束在材料科学中的应用 本部分是全书的重点，探讨了电子束如何成为探索和制造新材料的“手术刀”。 第四章：电子束沉积与表面改性 深入研究了电子束物理气相沉积（EB-PVD）的机理，特别关注其在制备高纯度、梯度功能薄膜中的优势。阐述了电子束诱导化学气相沉积（EB-CVD），包括电子束引发的裂解和聚合过程。讨论了电子束辐照对材料晶格结构、缺陷演化以及表面能的影响，例如在金属和半导体中的注入效应和激活过程。 第五章：电子束加工：微纳制造的精度极限 全面介绍了电子束光刻（EBL）技术，包括抗蚀剂的辐射化学、对比度函数、邻近效应的校正策略及其在亚10纳米器件制造中的挑战与突破。探讨了电子束直写技术（Direct Write）在快速原型制造和定制化器件结构构建中的潜力。重点分析了电子束熔融与气化过程，即电子束熔融（EBM）在硬质合金和难熔金属加工中的应用，强调了能量密度与材料去除率的精确调控。 第六章：电子束分析：原位与高分辨率成像 聚焦于现代电子显微镜技术（SEM, TEM, STEM）。不仅复习了透射电镜的基础，更深入讲解了高角度环形暗场（HAADF-STEM）在原子分辨成像中的作用，以及电子能量损失谱（EELS）和X射线能谱（EDS）在元素识别和化学态分析中的定量方法。本章特别增加了关于原位（In-Situ）电子束实验的最新进展，例如在电子束光照下观察晶体生长、相变或机械应力响应的实时过程。 第三部分：前沿交叉应用与未来展望 本部分拓展了电子束技术的边界，探讨了其在新兴领域的融合与创新。 第七章：电子束在生物医学与交叉成像中的角色 探讨了电子束在冷冻电子显微镜（Cryo-EM）样品制备中的关键作用，特别是网格的制备与质量控制。分析了电子束在细胞结构、蛋白质复合物高精度三维重建中的应用潜力，以及如何利用电子束实现超快过程的成像。此外，还讨论了低剂量电子束技术以最小化辐射损伤的策略。 第八章：电子束与量子技术 阐述了电子束作为制备拓扑绝缘体、二维材料异质结构的关键工具。讨论了电子束在量子点（Quantum Dots）和纳米谐振腔精确结构定义中的应用。重点分析了电子自旋的产生、传输与操控，以及电子束在制备高精度量子比特（Qubits）阵列中的新兴技术路径。 第九章：新型电子束源与环境适应性 展望了未来电子束技术的发展方向。详细讨论了气体环境电子束（GEB）技术，分析了其克服真空限制、实现在非真空下高精度加工的物理机制，以及在生物样品处理中的前景。此外，还探讨了高功率、高重复频率的脉冲电子束源在超快物理研究和粒子加速器领域中的潜力。 总结 本书汇集了该领域多位专家的研究成果，不仅提供了扎实的理论基础，更展示了大量最新的实验数据和工程案例。它超越了传统的聚焦光束概念，将电子束视为一种强大且可塑的能量载体和信息载体，驱动着从基础物理到尖端制造的一系列重大科学突破。本书适合作为高等院校相关专业的研究生教材或高水平研究人员的参考手册。

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